温度探头制造技术

一种温度探头，包括：矿物绝缘电缆，所述矿物绝缘电缆具有金属外护套，该金属外护套围绕位于其中的矿物绝缘体。所述矿物绝缘电缆具有穿过所述矿物绝缘体延伸的多根导体。温度敏感元件具有一对引线。插入件具有至少一根导管以接收所述温度敏感元件的所述一对引线。所述插入件还具有被构造成接收所述温度敏感元件的凹部。插入件护套被构造成在所述插入件上滑动并且具有第一端部和第二端部，所述第一端部被构造成连接到所述矿物绝缘电缆的所述金属外护套。端盖附接到所述插入件护套的所述第二端部。所述插入件被构造成推动所述温度敏感元件与所述端盖接触。与所述端盖接触。与所述端盖接触。

【技术实现步骤摘要】
温度探头

技术介绍

[0001]温度探头被用于各种工业和环境中以提供物质或表面(例如在诸如管道的过程流体导管中流动的过程流体)的温度的指示。温度探头通常包括由金属、陶瓷或玻璃形成的外护套，该外护套保护位于护套内部的温度敏感元件免受冲击并避免暴露于过程流体等。非导电粉末，例如氧化镁(MgO)或陶瓷(例如氧化铝
–
Al2O3)通常用于填充护套的内表面和温度敏感元件之间的空间。
[0002]温度探头具有多种设计考虑因素，必须考虑这些因素以适用于特定应用。这些考虑因素包括精度、热工作范围和响应时间。快速响应时间是许多高精度行业(例如制药、食品和饮料生产，以及货物的运输监护)的非常重要的考虑因素。提供具有改进的响应时间的温度探头将允许这种温度探头被用于更多的应用中，特别是需要快速响应时间的应用。
[0003]电阻温度检测器(RTD)和热电偶(TC)是最常见的工业温度传感元件。每种类型的温度检测器都有优点。RTD通常被认为更准确，并具有出色的长期稳定性。热电偶通常被认为不如RTD准确且遭遇比RTD更多的漂移，但热电偶需要更少的过程浸入，具有优越的响应时间和更好的抗振性。

技术实现思路

[0004]一种温度探头，包括：矿物绝缘电缆，所述矿物绝缘电缆具有金属外护套，所述金属外护套围绕位于所述金属外护套中的矿物绝缘体。所述矿物绝缘电缆具有穿过所述矿物绝缘体延伸的多根导体。温度敏感元件具有一对引线。插入件具有至少一根导管以接收所述温度敏感元件的所述一对引线。所述插入件还具有被构造成接收所述温度敏感元件的凹部。插入件护套被构造成在所述插入件上滑动并且具有第一端部和第二端部，所述第一端部被构造成连接到所述矿物绝缘电缆的所述金属外护套。端盖附接到所述插入件护套的所述第二端部。所述插入件被构造成推动所述温度敏感元件与所述端盖接触并提供在引线和元件之间的应变消除。
附图说明
[0005]图1A
‑
1F是已知温度传感器探头设计的部分的示意图。
[0006]图2是根据本专利技术的实施例的温度探头的示意性分解透视图。
[0007]图3是根据本专利技术的实施例的温度探头的放大截面图。
[0008]图4和5是根据本专利技术的一个实施例的温度传感元件安装插入件的示意性透视图。
[0009]图6A和6B是根据本专利技术的实施例的温度感测探头的一部分的示意性截面图。
[0010]图7是说明各种温度探头的响应时间的图表。
[0011]图8是根据本专利技术的实施例的制造温度探头的方法的流程图。
具体实施方式
[0012]虽然本专利技术的实施例通常适用于采用薄膜式RTD的温度敏感元件，但是本领域技
术人员将认识到，本专利技术的实施例可以用各种类型的温度传感器来实践，例如热电偶、热敏电阻等。
[0013]典型的工业RTD设计通常将感测元件悬置在松散的MgO粉末中。粉末填充的密度对于抗振性和热传递都很重要。粉末具有高导热性，但它并不完全是固态的，并且气隙和粉末会形成另一层以供热传递通过。热电偶套管和传感器囊之间的接触对于时间响应和准确性是重要的。弹簧加载传感器是最常见的囊组件，并且弹簧加载传感器确保传感器和热电偶套管尖端之间的牢固接触。因为感测接头通常非常靠近传感器端盖，所以热电偶具有优越的响应时间。因为热电偶被熔接到端盖或端盖附近的囊壁，所以接地热电偶通常提供最快的响应时间。典型的传感器囊组件如图1A至1D所示。
[0014]在图1A中，传感器端盖被从传感器囊102的端部100移除。可以看出，热电偶线104、106延伸穿过MI电缆108。热电偶110形成在不同的热电偶线104、106的接头处。该热电偶尖端接地(即，以电气的方式并以机械的方式附接到传感器囊护套壁112)。靠近传感器囊的端部100的空间114通常填充有绝缘粉末，例如MgO或陶瓷。
[0015]图1B是另一种类型的传感器囊的一部分的示意图。传感器囊120类似于传感器囊102，但是在不同的热电偶线的接头处形成的热电偶122没有接地到护套壁112。因此，图1B中所示的设计被认为是单个未接地的尖端配置。在空间114中仍然提供矿物绝缘粉末(例如MgO)或陶瓷，以减少响应时间并提供抗振性。
[0016]图1C是已知的基于RTD的薄膜式传感器囊的示意图。传感器囊140通常提供薄膜式RTD敏感元件142，该薄膜式RTD敏感元件142设置在靠近传感器囊140的端部144的空间114内。传感器囊140采用已知的4线RTD测量配置，其中多根第一导线146连接到RTD元件142的第一引线148，并且多根第二导线150连接到温度敏感元件142的第二引线152。该连接通常通过焊接提供，然后用绝缘粉末填充空间114的内部以提供热传导和抗振性。
[0017]图1D是另一种类型的已知RTD传感器囊设计的示意图。传感器囊160使用绕线式RTD温度敏感元件162代替薄膜元件142(如图1C所示)。再次，使用4线连接，其中导线146被焊接到引线148上，而导线150被焊接到引线152上。
[0018]对于温度探头设计，通常认为快速响应时间对于改进过程控制和效率是重要的。通常，当被迫选择热电偶以改进响应时间时，用户可能会牺牲一些RTD的准确性和稳定性。此外，RTD通常被认为更容易受到振动引起的故障的影响。在现场中RTD故障的主要原因被认为是由于机械冲击或振动导致的引线断裂。
[0019]图1E和图1F示出了由于机械冲击或振动导致的引线断裂的截面图和放大截面图。RTD通常由封装在陶瓷和玻璃中的铂感测元件主体组成，其中引线(通常直径为0.2毫米)被焊接到材料绝缘电缆导体(146、150)上。温度敏感元件被悬置在金属护套中，并填充松散的MgO粉末，以防止元件短路并防止组件中的过度移动。RTD薄膜元件主体的质量在振动期间促使在细的引线上产生应变，并且虽然MgO粉末提供了一些阻尼，但它是有限的。与RTD相比，热电偶在抗振性方面被认为更优越，这是因为热电偶具有两根矿物绝缘电缆导体(直径超过0.8毫米)的稳健的设计，这两根矿物绝缘电缆导体通常突出很短的距离，然后被焊接在一起。
[0020]根据本文所提供的实施例，新的RTD传感器囊设计用固体插入件代替一定量的松散粉末。此外，插入件被构造成将RTD元件直接压靠在金属传感器端盖上。因此，插入件定位
该元件以改进响应时间、浸没性能，并提供应变消除来增加抗振性。传感器插入件设计提供了高振动和时间响应而不会牺牲精度和长期稳定性的选项。为构造插入件而选择的材料应该是电绝缘的，以避免引线出现问题。如果电线设置有它们自己的涂层绝缘，则可以使用其他用于插入件的材料。RTD元件的薄膜部分通常具有允许与金属传感器端盖直接接触的电绝缘层。如果插入件材料还具有相对高的热导率以促进热传递，则对于响应时间将是有益的。陶瓷材料也将提供良好的性能。
[0021]图2是根据本专利技术的实施例的温度探头的一部分的示意图。温度探头200通常具有一定长度的金属护套矿物绝缘(MI)电缆202、插入件护套204、插本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种温度探头，包括：矿物绝缘电缆，所述矿物绝缘电缆具有金属外护套，所述金属外护套围绕位于所述金属外护套中的矿物绝缘体，所述矿物绝缘电缆具有穿过所述矿物绝缘体延伸的多根导体；温度敏感元件，所述温度敏感元件具有一对引线；插入件，所述插入件具有至少一根导管，以接收所述温度敏感元件的所述一对引线，所述插入件具有凹部，所述凹部被构造成接收所述温度敏感元件；插入件护套，所述插入件护套被构造成在所述插入件上滑动，所述插入件护套具有第一端部，所述第一端部被构造成连接到所述矿物绝缘电缆的所述金属外护套，所述插入件护套还具有第二端部；端盖，所述端盖附接到所述插入件护套的所述第二端部；并且其中，所述插入件被构造成推动所述温度敏感元件与所述端盖接触。2.根据权利要求1所述的温度探头，其中，所述温度敏感元件是RTD。3.根据权利要求2所述的温度探头，其中，所述RTD是薄膜式RTD。4.根据权利要求3所述的温度探头，其中，所述RTD具有第一表面和与所述第一表面相反的第二表面，所述第一表面被接收在所述凹部内，所述第二表面被推动与所述端盖接触。5.根据权利要求4所述的温度探头，其中，所述RTD的所述第二表面是平坦的。6.根据权利要求1所述的温度探头，其中，所述矿物绝缘电缆的所述金属外护套和所述插入件护套由相同的材料形成。7.根据权利要求1所述的温度探头，其中，所述金属外护套被焊接到所述矿物绝缘电缆上。8.根据权利要求1所述的温度探头，其中，所述插入件护套和所述端盖由相同的材料形成。9.根据权利要求1所述的温度探头，其中，所述插入件护套被焊接到所述端盖上。10.根据权利要求1所述的温度探头，其中，所述端盖是盘，所述盘具有第一表面和相反的第二表面，所述盘的第一表面与所述温度敏感元件接触，所述盘的第二表面被构造成接触平孔热电偶套管。11.根据权利要求10所述的温度探头，其中，所述盘的第二表面是平坦的。12.根据权利要求1所述的温度探头，其中，所述矿物绝缘电缆具有多根第一导体和多根第二导体，所述多根第一导体连接到所述温度敏感元件的第一引线，所述多根第二导体连接到所述温度敏感元件的第二引线。13.根据权利要求12所述的温度探头，其中，所述多根第一导体被焊接到所述温度敏感元件的所述第一引线上，并且所述多根第二导体被焊接到所述温度敏感元件的所述第二引线上。14.根据权利要求1所述的温度探头，其中，所述温度敏感元件是热敏电阻。15.一种用于温度探头...

【专利技术属性】
技术研发人员：约翰，
申请(专利权)人：罗斯蒙特公司，
类型：发明
国别省市：